陽模陰模真空成型工藝花紋損失改進策略研究

葛孝華

摘要：在模具成型中，會因為摸具成型的工藝不同而導(dǎo)致出模后產(chǎn)品的外觀上有差異。并且，由于各種工藝之間也存在不同的缺陷。本文針對陽模和陰模的真空成型工藝進行了對比分析，指出兩種工藝各自的優(yōu)點和缺點。并進一步就花紋預(yù)收縮后的損失提出了改進方法。

關(guān)鍵詞：真空成型;花紋預(yù)收縮;成型工藝;改進策略;工藝分析

1 引言

隨著汽車使用的量越來越大，人們對汽車的各種性能要求也越來越多。汽車除了優(yōu)越的駕駛性能、以及突出的燃油經(jīng)濟性外，汽車的各種內(nèi)飾件也成為了人們關(guān)注的對象，這也成為了各大汽車廠商提高自己產(chǎn)品競爭力的要素之一。由于目前中低端汽車內(nèi)飾產(chǎn)品主要通過帶花紋的表皮陽模真空復(fù)合成型。表皮經(jīng)過加熱以后進行拉伸，花紋紋理產(chǎn)生了變化，無法滿足原始設(shè)計中內(nèi)飾花紋紋理的品質(zhì)需求，必須要采用陰模成型來避免花紋變化。

2 陽模/陰模真空成型工藝分析

隨著市場需求的變化，目前國內(nèi)生產(chǎn)汽車內(nèi)飾的設(shè)備以陽模成型為主，不能上陰模模具生產(chǎn)內(nèi)飾件。陰模設(shè)備又不能完全滿足陽模模具生產(chǎn)?，F(xiàn)階段雖然陰模工藝是趨勢，但陽模又沒有淘汰。目前的工藝及設(shè)備已經(jīng)無法滿足市場需求。國內(nèi)國際汽車行業(yè)進入了更新成型設(shè)備的階段。一種兼容陰模陽模的汽車成型裝備市場需要求被提了出來。

2.1陽模真空成型工藝

在陽模成型工藝中，通過在已有花紋的表面進行加熱拉伸并抽真空，將表皮包在產(chǎn)品的外形上進行成型的一種工藝。

2.2陰模真空成型工藝

與陽模不同，它是針對無花紋的表皮進行加熱拉伸，并將花紋的模腔和產(chǎn)品的外形一起進行成型的一種工藝。

2.3陽模/陰模真空成型工藝的對比

這兩種工藝之間各有優(yōu)點和缺點，下文分別從花紋的成型過程、以及設(shè)備和模具投資等相關(guān)進行對比。

在表皮花紋的成型過程中，陰模真空成型屬于模內(nèi)壓花成型復(fù)合，而陽模是先進行壓花，再進行復(fù)合成型的，這兩種成型工藝中，陽模由于在花紋的拉伸過程中會造成損失，因此，陰模真空成型要優(yōu)于陽模真空成型;

在設(shè)備投資方面，陰模使用的是國產(chǎn)設(shè)備，費用比較高，大約為800萬元人民幣。而陽模雖然使用的也是國產(chǎn)設(shè)備，但是由于設(shè)備沒有陰模的復(fù)雜，費用只有它的一半左右。因此，陽模的設(shè)備投資要小于陰模的;

在模具的投資方面，陰模由于復(fù)雜程度角度，需要使用國外進口模具，成本較高，大約接近400萬元人民幣。而陽模的構(gòu)造簡單，使用國內(nèi)制作的模具就可以對應(yīng)，價格也比較低，大約是陰模的一半左右;

表皮單位成本方面，陰模真空成型的為TPO 110元/平方米，陽模的為PVC 約80元/平方米;

設(shè)備制造周期方面，陰模由于構(gòu)成復(fù)雜，時間會比較久，大約需要8個月時間。而陽模周期會短一些，大約6個月。

從以上對比可知，陽模在投資成本、開發(fā)的周期等方面均有一定的優(yōu)勢。不過，由于存在花紋的拉伸損失，需要針對此問題點進行進一步的研究與改進。

3 ? 花紋預(yù)收縮改進方法

2.1上裝真空成型軟模開發(fā)以及帶百格PVC表皮準(zhǔn)備

在真空成型的軟模設(shè)計中，需要根據(jù)產(chǎn)品本身的特點來設(shè)計腔的位置。為了使得兩個產(chǎn)品的拉伸率盡可能地接近，經(jīng)過大量試驗證明，腔的設(shè)置角度為45°時最適宜。同時，為了盡可能地降低角度誤差，使用帶擺格的PVC表皮材料，格子的大小為10mmx10mm;

2.2加工工藝的驗證

測量可知該兩款產(chǎn)品的拉伸率分別為120%和140%，花輥的預(yù)收縮率如何開，如何保證收縮的效果，都要在驗證前考慮。經(jīng)過討論，設(shè)計的方案為將花輥分為兩部分，預(yù)收縮率分別設(shè)為120%和140%進行驗證，試驗結(jié)果表明，花紋的收縮效果良好;

2.3花紋的優(yōu)化方案

對比產(chǎn)品的預(yù)備收縮前后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過了120%的預(yù)收縮率預(yù)收縮之后，產(chǎn)品的花紋保持比較好的效果，與對手件的外觀非常接近。因此，將該產(chǎn)品的預(yù)收縮率設(shè)定為120%進行正式的花輥的制作。在正式制作過程中，對花輥進行壓花等處理后，進行了PVC表皮的小批量驗證，取得了較好的效果，滿足了客戶對產(chǎn)品的要求。

4 ? 成果收益預(yù)估

從前文論述可知，在陰模成型工藝中，雖然在表皮的花紋成型效果比較好，但是，由于其設(shè)備的投資以及開發(fā)周期等方面不具有優(yōu)勢。而通過對花輥的預(yù)收縮率進行改善后，在開發(fā)成本和開發(fā)周期方面有著較大的優(yōu)勢。

4.1成本的收益預(yù)估

生產(chǎn)制造所用的設(shè)備投資、模具投資以及表皮材料的單價這三個方面直接影響到了最終產(chǎn)品的價格。從設(shè)備的投資角度來說，由于可以不使用陰模，減少了滾膠機等設(shè)備的投資，設(shè)備的成本能降低50%左右。模具方面，陰模設(shè)備主要靠進口，費用較高，而使用陽模的設(shè)備，基本能在國內(nèi)制作，費用上幾乎能降低40%～60%。表皮材料的單價方面，陰模成型以TPO材料為主，而陽模材料以PVC為主。兩者價格上差異比較大。以年生產(chǎn)配套50萬輛，每年可節(jié)約2000萬左右的費用。

4.2開發(fā)周期的降低

陰模由于設(shè)備以及模具的復(fù)雜程度要高，開發(fā)的周期相比陽模而言較長，本方案在開發(fā)周期上能節(jié)約2個月左右。

5 ? 改進總結(jié)

通過試驗驗證，在以下幾個方面進行了一些探究，后續(xù)要進一步進行深入研究。

5.1花紋的預(yù)收縮比率極限值的探討

通過試驗發(fā)現(xiàn)，花紋的深度會影響到拉伸之后的紋理顆粒大小，而且，當(dāng)花紋深度達到一定值后，會直接對材料造成破壞，因此，要設(shè)定合適的花紋預(yù)收縮比。該值會隨著PVC的表皮致密層的厚度而發(fā)生變化。當(dāng)致密層厚度為0.3mm，花紋雕塑為0.15mm時，拉伸率為100%;當(dāng)花紋深度達到0.18mm時，拉伸率為120%;花紋深度為0.225mm時，拉伸率為150%。

5.2拉伸比率的軟件模擬

通過軟件來模擬測試模具的拉伸比例，當(dāng)面積越大時，所計算的拉伸率與實際的越接近。作為正式開發(fā)中，可以通過軟件測試以及軟模之間的值比對來評估正式模具的制作。同時為了盡可能提高軟件模擬的精度，對軟件測試值與軟膜的測量值進行比對，并獲得誤差值，為正式開模提供更高的精度值。

6 結(jié)語

本文通過對真空成型工藝中花紋的損失進行了探討，并提出了真空成型的花紋損失改善方法，在企業(yè)的投資以及開發(fā)成本和進度等方面均具有優(yōu)勢。

參考文獻：

【1】 劉賀、馬曉東.分析儀表板表皮成型工藝概述及發(fā)展，企業(yè)實踐;174-175

【2】 李秀峻 ?真空成型工藝花紋損失改善研究，質(zhì)量方法，2018-05;60-63